智能大廈弱電系統(tǒng)配電模式初探(1)
| 摘要：文章針對(duì)智能大廈內(nèi)各弱電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)缺乏統(tǒng)一性造成的線路擁擠、信號(hào)互相干擾、運(yùn)行可靠性差等問題進(jìn)行了分析,著重討論了電源及交直流隔離、接地和信號(hào)線防擾等問題,進(jìn)而提出弱電機(jī)房綜合化配電設(shè)計(jì)參考模式及其組合式可移動(dòng)防擾,機(jī)柜的設(shè)計(jì)構(gòu)想。 近年來,建筑智能化技術(shù)發(fā)展很快,尤其是網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)?，F(xiàn)在很多高層建筑競(jìng)相引進(jìn)各種弱電集成系統(tǒng)以提高大廈智能化管理水平,實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備管理自動(dòng)化(BA),通訊自動(dòng)化(C A),辦公自動(dòng)化(0A)。這是現(xiàn)代高層建筑發(fā)展的趨勢(shì),但在目前的操作實(shí)現(xiàn)過程中,還存在許多問題有待于完善和解決。比如:現(xiàn)在許多高層建筑中,各弱電子系統(tǒng)的核心一機(jī)房配電及布線的設(shè)計(jì)和施工就存在許多問題:最新國(guó)標(biāo)圖集《智能建筑弱電工程設(shè)計(jì)施工圖集》(圖集號(hào)97X700)和《建筑電氣安裝工程圖集》(第4集)等,除了對(duì)消防、保安監(jiān)控、電話站房、電子設(shè)備間等的配電和布線作了較詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)做法闡述外,對(duì)其它諸如計(jì)算機(jī)機(jī)房、樓控設(shè)備機(jī)房和閉路電視機(jī)房等的配電和布線標(biāo)準(zhǔn)做法闡述不盡詳細(xì)和全面,部分做法描述過于模糊。近幾年出版的一些智能建筑設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)(如華東建筑設(shè)計(jì)研究院,東北建筑設(shè)計(jì)研究院等編寫的)和建筑弱電設(shè)計(jì)工程技術(shù)手冊(cè)(如劉國(guó)林、梁華、陳一才等編著的)等也均未對(duì)這一問題作詳細(xì)和深入的探討?，F(xiàn)行的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T16一92)對(duì)這一問題的規(guī)定也不夠詳細(xì)和明確。所以,現(xiàn)在大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)院、專業(yè)弱電設(shè)計(jì)安裝公司對(duì)弱電機(jī)房的設(shè)計(jì)都較為粗略,出圖大多類似原理模式圖而不是施工圖。目前具備強(qiáng)、弱電各系統(tǒng)安裝技術(shù)水平和能力的施工安裝公司非常少,而且由一家電氣安裝公司承接智能大廈的所有強(qiáng)、弱電設(shè)備系統(tǒng)安裝是不可能也不現(xiàn)實(shí)的。即便是弱電系統(tǒng)集成也不可能由任何一家安裝公司單獨(dú)完成,因?yàn)槿蹼娫O(shè)備種類很多,各產(chǎn)品安裝公司都有各自的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),智能大廈建設(shè)方在綜合考慮質(zhì)量、價(jià)格和售后服務(wù)等因素后必然將弱電系統(tǒng)集成工程按系統(tǒng)功能劃分,分成若干弱電子系統(tǒng)項(xiàng)目:大的弱電安裝公司可承包整個(gè)樓宇控制自動(dòng)化系統(tǒng)工程項(xiàng)目,如:美國(guó)Honeywell(霍尼威爾)Johnson(江森),英國(guó)Satchwell(薩切維爾)等在中國(guó)的代理安裝公司;小的弱電安裝公司可承包到閉路電視監(jiān)控,電子防盜等項(xiàng)目,這樣的安裝公司舉不勝舉。這樣就造成了在實(shí)際智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程中,強(qiáng)電安裝公司、各弱電子系統(tǒng)安裝公司各行其責(zé),相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)備和管線安裝的現(xiàn)狀,而各設(shè)備系統(tǒng)之間因缺乏技術(shù)安全規(guī)范約束,相互配合、協(xié)調(diào)做得不好(有關(guān)建管監(jiān)督部門因此管理不力)。所以筆者參觀和調(diào)研的一些智能大廈的弱電設(shè)備機(jī)房幾乎無一例外地存在著:不同電壓等級(jí)、頻率的信號(hào)線在機(jī)房?jī)?nèi)交叉排布和在設(shè)備背面接口處相互穿繞,電源配置不合理,電氣火災(zāi)、漏電和信號(hào)相互干擾等隱患;系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差,機(jī)房設(shè)備維護(hù)和管理不便等問題。 為此,筆者提出了智能大廈弱電機(jī)房的綜合化配電和布線模式問題。智能大廈弱電機(jī)房按性質(zhì)和功能大致可分為:計(jì)算機(jī)機(jī)房、樓控設(shè)備管理機(jī)房、程控交換機(jī)房、消防報(bào)警和控制機(jī)房、閉路電視機(jī)房和保安監(jiān)控機(jī)房等?？紤]到上述各弱電機(jī)房基本上都有計(jì)算機(jī)設(shè)備,本文著重對(duì)有計(jì)算機(jī)設(shè)備的機(jī)房進(jìn)行探討,以供同行及專家參考。 1 電源 弱電機(jī)房設(shè)備屬于一級(jí)負(fù)荷,應(yīng)采用兩條專用干線尋|進(jìn)兩路獨(dú)立電源在末端互技。對(duì)用電容量較小的可就近從一級(jí)照明負(fù)荷干線弓|進(jìn)電源,當(dāng)電源故障率高時(shí),可考慮在機(jī)房附近設(shè)置自備發(fā)電機(jī)或增加蓄電池容量。計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)電源要求質(zhì)量較高,不僅要求采用不間斷供電系統(tǒng),而且要求電源電壓波動(dòng)在±10%以內(nèi)才能正常工作。一些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備甚至要求電源電壓波動(dòng)在±5%以內(nèi)。而智能大廈弱電系統(tǒng)集成過程一般處于大廈竣工精裝修階段,各類建筑設(shè)備使用頻繁,電源電壓很難滿足上述要求。智能大廈技人使用后,在上下班時(shí)間段內(nèi),供電系統(tǒng)電源電壓也經(jīng)常超出土10%波動(dòng)范圍。大量實(shí)測(cè)資料可以說明這一點(diǎn)。所以,在設(shè)計(jì)選取不間斷供電電源(UPS)時(shí): (1)應(yīng)使其輸出功率大于用電設(shè)備額定功率之和的1.3～1.5倍,額定放電時(shí)間應(yīng)為10～30分鐘。 (2)應(yīng)滿足抗電壓波動(dòng)指標(biāo),否則應(yīng)在UPS電源前設(shè)置電源穩(wěn)壓器。 (3)用電設(shè)備中整流器負(fù)荷較大時(shí),在UPS電源前配電回路上設(shè)置諧波吸收器來吸收高次諧波,使輸出電壓,總波形的失真度不超過5%(單相輸出允許10％),電網(wǎng)質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)在UPS電源裝置前設(shè)置頻率偏差保護(hù)器。 (4)根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和連續(xù)性的要求,選取UPS電源工作方式:單一式、并聯(lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式。其旁路電源應(yīng)滿足負(fù)荷容量和特性要求。旁路上設(shè)置濾波器,自備發(fā)電機(jī)不作旁路電源直供負(fù)荷。 設(shè)計(jì)單位和施工安裝公司必須像設(shè)計(jì)安裝配電房時(shí)充分了解掌握供電對(duì)象和環(huán)境資料一樣充分搜集弱電機(jī)房設(shè)備和系統(tǒng)資料才能做好電源設(shè)計(jì)和布置,從而合理滿足弱電機(jī)房用電需要。弱電機(jī)房應(yīng)設(shè)單獨(dú)電源管理間,用防火墻與弱電設(shè)備隔離,避免電源管理間噪聲、蓄電池酸堿液滲漏和電氣火災(zāi)等事故傳播到弱電設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)。弱電設(shè)備機(jī)房與電源管理間設(shè)單扇朝電源管理間方向開啟的連通門,可考慮在弱電設(shè)備機(jī)房與電源管理間之間設(shè)置玻璃觀察視窗。電源管理間應(yīng)做水泥地面,為防潮防濕可砌0.3～0.5m高水泥平臺(tái)擱置UPS電源。對(duì)于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)任務(wù)繁重,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器較多的計(jì)算機(jī)機(jī)房和樓控設(shè)備管理機(jī)房,應(yīng)考慮選取智能UPS電源,要求其將因主電源故障、自身充電故障或其它原因等使其蓄電能力不足,不能正常供電這一情況發(fā)送給上述機(jī)房系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī),系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)應(yīng)具備相應(yīng)硬件接口和電源監(jiān)控處理軟件,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各數(shù)據(jù)處理機(jī)和服務(wù)器等進(jìn)行順序設(shè)置,強(qiáng)制存儲(chǔ)各自當(dāng)前數(shù)據(jù)信息、備份文件、進(jìn)入睡眠狀態(tài)和執(zhí)行關(guān)機(jī)操作等,避免數(shù)據(jù)傳送紊亂和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)誤操作等。智能UPS電源故障排除、恢復(fù)供電后,應(yīng)發(fā)送信號(hào)給系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī),使其重新啟動(dòng),由它激活和重啟系統(tǒng)各數(shù)據(jù)處理機(jī)和服務(wù)器等動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)工作設(shè)備。 2 接地 弱電機(jī)房電氣接地有三種:(1)直流地(包括邏輯量及模擬量信號(hào)系統(tǒng)的接地)(2)交流工作地(3)安全保護(hù)地。以上三種接地的接地電阻值均要求不大于4Ω對(duì)于智能大廈,可靠而又經(jīng)濟(jì)可行的接地方法是采用共同接地方式,和防雷接地共用一組接地裝置,采用TN一S接地系統(tǒng)。交流工作地和安全保護(hù)地分別取自電源供電線上的N線和PE線。智能大廈統(tǒng)一接地體的電阻一般都小于1Ω,筆者考察和調(diào)研過北京、上海、重慶、深圳和海南的一些高層建筑項(xiàng)目,它們的統(tǒng)一接地電阻大都為0.2～0.5Ω,某些高層建筑個(gè)別測(cè)試點(diǎn)接地電阻值******不過0.8Ω。當(dāng)然,統(tǒng)一接地電阻不應(yīng)大于1Ω的要求是一個(gè)最低限值,在具體工程中應(yīng)越小越好,如達(dá)不到要求應(yīng)增加接地體數(shù)量或采取人工降阻措施來滿足實(shí)測(cè)要求(宜選用高效率且對(duì)接地體無較大腐蝕的降阻劑)。這里略作強(qiáng)調(diào)的是:引進(jìn)弱電機(jī)房UPS電源管理間的兩路電源時(shí),主電源采用三相五芯(3L+N+PE)絕緣防火電纜,備用電源采用蘭相四芯(3L+N)絕緣防火電纜。用主電源電纜PE線在電源管理問互投切換箱內(nèi)作輔助等電位接地端子排。需要做直流地的弱電機(jī)房(如程控交換機(jī)房和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機(jī)房等)應(yīng)鄰設(shè)于計(jì)算機(jī)機(jī)房,電源交流工作地和安全保護(hù)地取自計(jì)算機(jī)機(jī)房電源管理間,單獨(dú)從大廈變配電房總等電位接地母排尋|上兩根截面積不小于16mm2的絕緣防火電纜(如:單芯16mm2、三芯6mm2和四芯4mm2等),在有直流接地的弱電機(jī)房設(shè)專用金屬接線箱匯接它們,做直流接地端子排供直流地設(shè)備端接使用。大廈變配電房總等電位接地母排應(yīng)設(shè)避雷器、放電間隙或浪涌電壓抑止器等保護(hù)裝置,以防雷擊時(shí)接地裝置電位升高,通過接地線反擊電氣設(shè)備,引起直流地電位較大波動(dòng)而導(dǎo)致電子設(shè)備工作失常。 弱電機(jī)房?jī)?nèi)防靜電活動(dòng)地板距地面0.3m高。沿機(jī)房四邊墻線用20x4mm扁鋼或中6mm鋼筋將活動(dòng)地板金屬支撐管腳做多點(diǎn)重復(fù)接地焊接,在近電源管理間一側(cè)用6mm2以上的銅芯絕緣線穿鋼管或PVC管接人電源管理間內(nèi)的輔助等電位接地母排,使弱電機(jī)房地板面既成為安全可靠的等電位平面,又屏蔽保護(hù)了地板下各種信號(hào)線路免受電磁干擾,還隔離了地板上、下不同電壓和頻率信號(hào)線路間的相互干擾。 |
